
研究人员在澳大利亚昆士兰的一个猪屠宰场废水处理系统监测了6个月,以评估基于池塘的处理系统在灌溉再利用前去除病毒的有效性。四种病毒(MS2噬菌体、猪腺病毒(PAdV)、猪圆环病毒2型(PCV2)和猪轮状病毒C(PRoVC))被追踪,从进入点到最终处理出水,以确定
研究人员在澳大利亚昆士兰的一个猪屠宰场废水处理系统监测了6个月,以评估基于池塘的处理系统在灌溉再利用前去除病毒的有效性。四种病毒(MS2噬菌体、猪腺病毒(PAdV)、猪圆环病毒2型(PCV2)和猪轮状病毒C(PRoVC))被追踪,从进入点到最终处理出水,以确定病毒污染的主要来源并量化各处理阶段的病毒减少。卡车清洗贡献了最高的病毒负荷,反映了运输车辆上猪粪便物质的积累及其在清洗过程中的释放。在待宰区和屠宰区也检测到大量病毒负荷,与活体动物直接接触和胴体加工一致。相比之下,剔骨区在采样地点中贡献了最低的病毒负荷。这些发现确定了针对性卫生干预和排水管理的优先位置。三池系统实现了显著的病毒减少,浓度在厌氧、好氧和储存池中持续下降。到最终池,病毒浓度通常处于或低于检测限。总体减少范围约为90%–99.9%,取决于病毒类型。从灌溉区域收集的土壤样本对所有病毒检测均为阴性,与施用废水中未检测到水平一致,表明在所研究的条件下,土地施用后土壤中无可测量的病毒存在。基于活力的定量聚合酶链反应(qPCR)和逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)分析表明,处理废水中大多数可检测的病毒基因组来自非完整、可能非传染性的颗粒。即使在病毒基因组仍可测量时,最终处理后也很少检测到完整的病毒颗粒,这表明仅靠常规qPCR/RT-qPCR定量可能高估处理出水中传染性病毒的存在。总体而言,基于池塘的处理系统在灌溉再利用前提供了有效的病毒去除。建议维持足够的停留时间以保持处理性能并确保灌溉再利用的安全性。卡车清洗废水的战略管理被确定为进一步减少病毒负荷的机会。
猪屠宰场废水含有高浓度有机物、悬浮固体、营养物质及多样微生物群落,包括来自动物粪便、血液、体液和组织残留的动物及人类健康相关病原体,如致病菌、原生动物和病毒,其中一些具有人畜共患潜力或对牲畜健康与贸易至关重要。废水管理途径包括排放至市政污水处理厂、通过灌溉或施肥系统进行土地施用,以及经现场处理后排放至自然或人工湿地。若处理不充分,出水可能通过径流或渗透将病原体引入土壤和水体,对生态受体和人类健康构成风险。
尽管屠宰场废水具有环境相关性,但关于其病毒组成和命运的研究有限。病毒在环境中往往比细菌更持久,且能更有效地抵抗常规废水处理。猪相关废水含有一系列病毒,包括生产相关病原体,如猪腺病毒(PAdV)、猪圆环病毒2型(PCV2)和猪轮状病毒C(PRoVC),以及常用于评估废水处理性能的病毒替代物MS2噬菌体。处理出水中病毒基因组的检测表明,现有处理工艺可能未始终实现充分的病毒去除,这强调了病毒特异性处理效能评估的重要性。
屠宰场废水处理系统通常采用物理和生物过程,包括厌氧和好氧池塘、沉淀或澄清阶段及储存池,以降低有机负荷和悬浮固体。然而,病毒去除率可变,受水力停留时间(HRT)、与悬浮或可沉降固体的相互作用、微生物活性以及阳光暴露、温度、浊度和氨浓度等池塘条件影响。市政污水处理厂中观察到的病毒去除效率通常在1–3 log10范围内,但尚不清楚这些模式是否适用于屠宰场处理系统,因为其废水固体含量更高、营养负荷更大且病毒群落以牲畜特异性病原体为主。
本研究旨在:(1)表征病毒替代物MS2及三种猪相关病毒病原体(PAdV、PCV2、PRoVC)在四个关键操作废水来源(待宰区LA、屠宰区SF、剔骨区BR、卡车清洗TW)中的出现和分布,以确定进入组合废水系统(CWS)的主要病毒负荷贡献者;(2)量化CWS及整个处理流程(包括厌氧池P1、好氧池P2、储存池P3)中的病毒浓度;(3)确定各处理阶段的log10减少值(LRV);(4)评估MS2与病原病毒的相关性,以评价其作为过程指示物的适用性;(5)应用PMAxx?活力测定区分完整与非完整病毒颗粒,并将活力校正后的减少值与常规qPCR/RT-qPCR估计值进行比较,以改进对病毒在猪屠宰场废水处理系统中持久性和存活的理解。
样本采集自澳大利U8国际集团亚昆士兰一个规模化猪屠宰场废水处理厂,包括四个操作区域(待宰区、屠宰区、剔骨区、卡车清洗)和四个处理阶段(组合废水CWS、厌氧池P1、好氧池P2、储存池P3),共72份废水样本及9份灌溉区域土壤样本,采样周期为2025年7月至2026年2月共9次。病毒浓缩采用吸附-提取法,核酸提取使用QIAcube自动平台,定量采用qPCR/RT-qPCR,活力检测使用PMAxx?处理结合qPCR/RT-qPCR区分完整与非完整病毒颗粒。统计分析采用Spearman秩相关和非参数检验。
**Viable qPCR/RT-qPCR to detect viable fraction**:在所有处理阶段,v-qPCR/RT-qPCR浓度均低于常规qPCR/RT-qPCR。在P1中,MS2的活力信号降至检测限,而PAdV和PCV2的差异较小。在P2中,除个别日期外,所有靶标的活力信号均处于检测限。在P3中,几乎所有v-qPCR/RT-qPCR结果均低于检测限,而常规qPCR仍可检测到MS2、PAdV和PCV2的基因组片段,表明这些片段来自非完整、可能非传染性的颗粒。PRoVC在P1后即失去活力信号。
讨论部分指出,待宰区和屠宰区的高病毒负荷源于猪的胃肠道和呼吸道分泌物,而剔骨区病毒浓度较低反映上游加工步骤对病毒携带物质的逐步去除。卡车清洗的病毒负荷最高,因运输车辆累积粪便且清洗时稀释有限。研究建议在卡车清洗和CWS进行针对性采样,以准确评估系统输入负荷。
处理阶段病毒浓度逐步下降,归因于吸附、沉降、自然衰减等过程。PAdV的持久性最高,与已知环境稳定性一致。MS2与PAdV和PRoVC的强相关支持其作为肠道病毒行为指示物的适用性,但与PCV2的弱相关表明其作为通用指示物在屠宰场废水系统中的局限性,建议采用U8国际集团多指示物组合(如MS2与PAdV)。
,与无三级处理的池塘系统报告值一致,但存在显著的时间变异,强调需以统计而非绝对术语评估处理效率。活力校正数据表明,大多数可检测病毒基因组来自非完整颗粒,常规qPCR可能高估感染风险。PMAxx?-qPCR提供了活力浓度的上限,但无法区分真正感染性与非感染性完整病毒体。
监管意义方面,研究指出:处理出水中病毒基因组的存在不等于感染风险;单一指示物不足以代表所有病毒类别;对高负荷输入(如卡车清洗废水)的战略管理可降低系统负荷。总体而言,适当设计和运行的池塘基处理系统可实现有效的病毒风险降低,支持监管信心。
- 基于池塘的猪屠宰场废水处理系统对所有靶标病毒实现了可测量的减少,平均log减少值(log
GC/100 mL)从MS2的约1到PAdV的约3。- 活力校正数据揭示了广泛的灭活;在最终出水阶段,几乎所有v-qPCR/RT-qPCR信号均低于检测限,表明常规qPCR/RT-qPCR显示的持久性代表非完整基因组。- MS2噬菌体与肠道病毒PAdV和PRoVC强相关,但与PCV2相关性弱,表明其可能适用于肠道病毒行为指示,但不适用于具有不同稳定性特征的DNA病毒。
- 整合活力-qPCR/RT-qPCR通过区分可能感染性与非感染性病毒颗粒,提高了风险解释的精度。
- 总体而言,该系统实现了显著的多阶段病毒减少,最终出水中完整病毒颗粒的低水平检测表明,在正常操作条件下,灌溉再利用的病毒风险降低。
- 未来研究应强调长期监测、固液分配评估,以及优化水力停留或消毒阶段,以进一步减少牲畜加工废水中的病毒负荷。